水性铝粉颜料、制备方法和用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属颜料的表面处理技术领域，具体是涉及一种水性铝粉颜料、制备 方法和用途。
【背景技术】
[0002] 铝粉颜料是最常见的金属颜料之一，以其独特的闪光、遮盖和装饰效应，深受设计 者的亲睐。其用量从上世纪开始迅速增长，近几十年来更是向着高附加值、水相适应性方向 发展。主要的应用领域有工业涂料、汽车涂料、装饰装潢、印刷油墨、塑料加工等。
[0003] 传统的铝粉颜料均为溶剂型铝粉，用其配置的溶剂型产品含有比较高的有机挥发 物，而且难清洗，对环境对人体均有害。随着科技的不断发展，人们对环保型涂料、油墨的需 求越来越大，水性涂料、水性油墨在国外呈井喷式发展。涂料、油墨的水性化必然要求铝粉 颜料的水性化，这方面的技术国外早已走在了我国前面，据2013年统计，美国65%以上的涂 料、油墨均为水性，而与之复配的水性铝粉颜料也被国外各大公司所垄断。
[0004] 为了使铝粉颜料能在水性介质（弱酸或是弱碱性）中使用，第一个需要解决的问题 是：铝粉容易被腐蚀，与介质反应，不但使铝粉颜料失去金属光泽，而且产生氢气，有爆炸的 危险；第二个需要解决的问题是：铝粉颜料在水性树脂中难以分散，二者相容性差，导致铝 粉颜料成团，光泽度降低，不利于后续的使用。
[0005] 针对第一个问题，目前国内外主要用有机物吸附、聚合物包覆、无机物钝化、无机 物包覆的方法将铝粉颜料和水性介质隔离开，防止其反应产生氢气。有机物吸附主要是用 特定小分子物质、表面活性剂分子吸附于铝粉表面来抑制铝粉的腐蚀，此种方法由于吸附 作用较弱，无法完全隔绝铝粉颜料和腐蚀介质的接触，因此这种方法对铝粉的保护很有限。 聚合物包覆主要是利用可聚合的单体在铝粉表面原位聚合，通过聚合物将铝粉包覆起来达 到防止其被腐蚀，而常见的原位包覆聚合技术得到的聚合物容易从铝粉表面脱落，对铝粉 的保护也比较有限。无机物钝化是最早使用的化学保护方法，用钝化剂处理铝粉在其表面 形成钝化膜，最常见的钝化剂为铬酸盐，但是由于六价铬离子对环境和人体的危害，此种方 法逐步被淘汰。无机物包覆是用前驱物在铝粉表面水解缩合形成包覆层来保护铝粉，最主 要的无机包覆物为无定型二氧化硅，也有专利报道用硅烷偶联剂水解缩合来形成包覆层， 进而接枝有机物来改性铝粉颜料。
[0006] 针对第二个问题，主要采用在复配过程中加入分散剂、流平剂、表面活性剂或在铝 粉改性过程中包覆与基体树脂相容性好的聚合物。
[0007] 中国专利申请号为200610123751. 8的专利申请公开了一种包覆型铝粉颜料的制 备方法，在二氧化硅包覆的铝粉颜料中加入可聚合的单体、引发剂，搅拌反应得到二氧化硅 和聚合物包覆的铝粉颜料，最后冷却、过滤、洗涤，干燥得到产品。引发剂的选择为偶氮二异 丁腈、过硫酸钾或过硫酸铵，可聚合的单体的选择为：苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯酸甲酯、甲 基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、降冰片烯二酸酐。此方法 属于原位聚合法，铝颜料表面改性防腐技术的研宄与发展，中国腐蚀与防护学报，第34卷 第5期中提到此方法中，引发剂过硫酸铵在铝表面的吸附驱动力不是化学键合，是静电引 力，比较容易脱落。
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的技术问题是提供一种水性铝粉颜料、制备方法和用途，所述水性 铝粉颜料的包覆物不易脱落，对铝粉的保护效果好。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明提供一种水性铝粉颜料，其表面包覆层为二氧化硅， 内部为铝粉，在表面包覆层外部通过化学键连接有连接点，连接点连接有聚合物；所述连接 点为引发剂，引发剂为4, 4' -偶氮（4-氰基戊酸（3' -二甲基氯硅烷）丙酯)、4_偶氮异丁氰 基4-氰基(戊酸（3' -二甲基氯硅烷)丙酯)或偶氮异丁二氰基苯基（3-乙基二甲基氯硅烷)， 所述聚合物由可聚合的单体通过聚合反应得到。
[0010] 所述水性铝粉颜料的平均厚度为2700nm。
[0011] 红外光谱分析显示在1089CHT1处出现吸收峰。
[0012] 水性铝粉颜料中的元素：碳、氧、铝、硅和氯的重量比例为碳：10%_38%，氧： 10%-20%，铝：35%-70%，硅：10%-15%，氯：0? 5%-3%。
[0013] 本发明的引发剂为现有产物，可以采用如下反应路线得到：
【主权项】
1. 一种水性铝粉颜料，其特征是，所述水性铝粉颜料的表面包覆层为二氧化硅，内部为 铝粉，在表面包覆层外部通过化学键连接有连接点，连接点连接有聚合物；所述连接点为引 发剂，引发剂为4, 4' -偶氮（4-氰基戊酸（3' -二甲基氯硅烷)丙酯)、4_偶氮异丁氰基4-氰 基(戊酸（3'_二甲基氯硅烷)丙酯）或偶氮异丁二氰基苯基（3-乙基二甲基氯硅烷)，所述聚 合物由可聚合的单体通过聚合反应得到。
2. 如权利要求1所述的水性铝粉颜料，其特征是，所述可聚合的单体为丙烯酸、丙烯酸 甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯 化按、4-乙烯基苯甲酸或2-乙烯基吡啶。
3. 如权利要求1或2所述的水性铝粉颜料，其特征是，制备水性铝粉颜料的原料二氧化 硅包覆的铝粉、引发剂和有可聚合的单体的重量配比为：1-5:0. 01-1:0. 5-5。
4. 一种如权利要求1、2或3所述的水性铝粉颜料的制备方法，其特征是，包括如下步 骤： 1) 、将外覆二氧化硅的铝粉和溶剂混合，加入引发剂和促进剂，搅拌反应，反应完成 后洗涤上述产物，过滤得到包覆改性铝粉颜料，所述引发剂为4, 4' -偶氮（4-氰基戊酸 (3' -二甲基氯硅烷）丙酯)、4_偶氮异丁氰基4-氰基(戊酸（3' -二甲基氯硅烷）丙酯）或偶 氮异丁二氰基苯基（3-乙基二甲基氯硅烷)，所述促进剂为碱性物质； 2) 、将上述包覆改性铝粉颜料、溶剂和可聚合单体混合，反应后，过滤，洗涤，干燥得到 水性铝粉颜料。
5. 如权利要求4所述的制备方法，其特征是，步骤1中，溶剂为非极性或弱极性溶剂。
6. 如权利要求4或5所述的制备方法，其特征是，步骤1中，外覆二氧化硅的铝粉、溶 剂、引发剂和促进剂的重量配比为：1-5:30-60:0. 01-1:0. 1-5。
7. 如权利要求4或5所述的制备方法，其特征是，所述促进剂为三乙胺、乙二胺或氨水。
8. 如权利要求4或5所述的制备方法，其特征是，步骤2中，所述包覆改性铝粉颜料、溶 剂和可聚合单体的重量配比为：1-5:30-60:0. 5-5。
9. 如权利要求4或5所述的制备方法，其特征是，步骤2中，反应的温度为55-75°C。
10. -种如权利要求1、2或3所述的水性铝粉颜料或如权利要求4-9任一项制备方法 得到的水性铝粉颜料在制备涂料或油墨中的用途。
【专利摘要】本发明涉及一种水性铝粉颜料、制备方法和用途，所述水性铝粉颜料的表面包覆层为二氧化硅，内部为铝粉，在表面包覆层外部通过化学键连接有连接点，连接点连接有聚合物；所述连接点为4,4'-偶氮（4-氰基戊酸（3'-二甲基氯硅烷）丙酯）、4-偶氮异丁氰基4-氰基（戊酸（3'-二甲基氯硅烷）丙酯）或偶氮异丁二氰基苯基（3-乙基二甲基氯硅烷），所述聚合物由可聚合的单体通过聚合反应得到；本发明的引发剂和聚合物牢牢的固定在二氧化硅表面，对其内部的铝粉具有很好的保护效果，在水性涂料、油墨中有很好的分散性。
【IPC分类】C09C3-10, C09C3-12, C09C3-08, C09D17-00, C09C3-06, C09C1-64
【公开号】CN104817856
【申请号】CN201510252531
【发明人】孔繁辉, 黎厚斌, 徐军, 何宇航, 刘兴海, 欧立国, 王超
【申请人】常德金鹏印务有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月18日